Πληροφορίες σχετικά με τον εξωτερικό κόσμο και την εσωτερική κατάσταση του σώματος εισέρχονται στο νευρικό σύστημα μέσω αισθητήριων νευρώνων. Αυτά τα κύτταρα μετατρέπουν φυσικά ή χημικά ερεθίσματα σε ηλεκτρικά σήματα και τα μεταδίδουν προς το κεντρικό νευρικό σύστημα.

Τα κυτταρικά τους σώματα βρίσκονται συχνά σε περιφερειακά γάγγλια. Μια ενιαία μακρά απόφυση εκτείνεται προς τα έξω μέχρι την αισθητηριακή απόληξη και προς τα μέσα μέχρι τον νωτιαίο μυελό ή το εγκεφαλικό στέλεχος. Διαφορετικές κατηγορίες αισθητήριων νευρώνων είναι συντονισμένοι στην ελαφριά αφή, τον πόνο, τη θερμοκρασία, το τέντωμα των μυών, τη θέση των αρθρώσεων ή τα σπλαχνικά σήματα. Στις ειδικές αισθήσεις, τα κύτταρα-υποδοχείς συνάπτονται με αισθητήριους νευρώνες που μεταφέρουν τις πληροφορίες κεντρικά.

Η εξειδίκευση των αισθητήριων νευρώνων καθορίζει την ποιότητα της αίσθησης που τελικά θα γίνει αντιληπτή. Η βλάβη προκαλεί μούδιασμα, πόνο ή απώλεια συγκεκριμένων αισθητήριων τρόπων. Επειδή οι άξονές τους ταξιδεύουν στα περιφερικά νεύρα, οι αισθητήριοι νευρώνες είναι ευάλωτοι στους ίδιους τραυματισμούς και ασθένειες που επηρεάζουν τους κινητικούς άξονες, ωστόσο οι κεντρικές τους συνδέσεις και οι περιφερειακές απολήξεις τους προσδίδουν ξεχωριστές αναγεννητικές και σηματοδοτικές ιδιότητες.

Κάθε αντίληψη ξεκινά με την ενεργοποίηση ενός συνόλου αισθητήριων νευρώνων.